Micrometeorite ‘impossibile’ con quasicristalli e leghe metalliche: scoperta tutta italiana

Ph Università di Bari

Recuperata in Calabria e studiata a Bari, contiene materiali con una simmetria “off-limits”

 

Non solo è appena il secondo frammento di meteorite con quasicristalli mai recuperato sulla Terra ma contiene una lega metallica finora ritenuta “impossibile” in natura. A Bari è stata presentata una scoperta tutta italiana: un micrometeorite grande quanto il segno lasciato dalla punta di un pennarello contiene rarissime leghe metalliche di alluminio e rame in una simmetria “proibita” che scombina le conoscenze nell’ambito delle scienze planetarie.

A studiare questo rivoluzionario oggetto è stato un gruppo di scienziati dell’Università degli Studi di Bari (Giovanna Agrosì, Daniela Mele, Gioacchino Tempesta e Floriana Rizzo del Dipartimento di Scienze della Terra e Geoambientali), in collaborazione con l’Università di Firenze (Luca Bindi e Tiziano Catelani del Dipartimento di Scienze della Terra) e l’Agenzia Spaziale Italiana (Paola Manzari). I risultati della ricerca sono appena stati pubblicati sulla rivista scientifica Communications Earth & Environment del gruppo editoriale di Nature-Portfolio.

Il preziosissimo materiale extraterrestre è custodito nel Museo di Scienze della Terra dell’Università di Bari, dove a breve sarà allestita una sezione dedicata.

Oltre i limiti delle scienze conosciute

Nel pannello, le foto dei ricercatori che hanno studiato il micrometeorite (foto Universita’ di Bari)

La pietrolina grigio scuro, con alcune particelle metalliche sferiche sporgenti e lucenti e un diametro che non supera 500 mm di diametro, è la “scoperta dell’inedito”, come ha detto il rettore Stefano Bronzini, che apre le porte a nuovi orizzonti scientifici e supera i confini del conosciuto. Un bel punto di partenza per l’anno accademico numero 100 dell’Ateneo barese che si è appena inaugurato sotto lo slogan “Il senso del limite” ma, come ha detto il rettore, “la ricerca non ha confini, e mi auguro che si estenda sempre di più sia nell’ambito della conoscenza sia in quello della collaborazione. La ricerca statale è l’unica attività a incertezza di profitto e prevede che si metta il naso nell’ignoto, per poi capire se questo ignoto possa avere una ricaduta o un profitto”.

“La scoperta – ha detto Giuseppe Mastronuzzi, direttore del Dipartimento di Scienze della Terra e Geoambientali dell’Università di Bari – è importantissima non solo per le scienze mineralogiche e planetarie ma anche per la fisica e la chimica dello stato solido; essa dimostra ancora una volta che i quasicristalli possono formarsi spontaneamente in natura e, soprattutto, rimanere stabili per tempi geologici”.

I risultati di questa ricerca, ha commentato Paola Manzari dell’Unità di Coordinamento Ricerca e Alta Formazione (Ucr) del Centro Spaziale di Matera dell’Asi “mostrano che esiste un universo ancora ignoto di fasi mineralogiche alla nanoscala nei materiali di origine extraterrestre, che riesce ancora a sorprenderci. La scoperta di questa lega anomala in una matrice condritica insieme alla presenza dei quasicristalli, apre nuovi scenari sulle origini del materiale originario da cui si è staccato il frammentino e fornisce nuovi elementi per comprendere i meccanismi di formazione del sistema solare”.

La magia dei Quasicristalli

(foto Universita’ di Bari)

Il frammento è il terzo caso al mondo di materiale extraterrestre contenente leghe metalliche di questo tipo e il secondo rinvenimento contenente un quasicristallo di origine naturale, dopo il ritrovamento avvenuto nel 2011 grazie ad una costosa e avventurosa spedizione internazionale che si era spinta fino ai confini dell’estremo oriente russo, in Chukotka.

“I quasicristalli sono materiali in cui gli atomi sono disposti come in un mosaico, in modelli regolari ma che non si ripetono mai nello stesso modo, diversamente da quello che succede nei cristalli ordinari” spiega Luca Bindi, ordinario di Mineralogia e Direttore del Dipartimento di Scienze della Terra dell’Università di Firenze. “Fu Dan Shechtman, poi premiato nel 2011 con un Nobel per le sue scoperte, a studiarne negli anni ’80 la struttura, che li rende preziosi anche per applicazioni in vari settori industriali. Quindici anni fa, fui proprio io a scoprire che tale materiale esisteva anche in natura, grazie all’individuazione del primo quasicristallo in un campione appartenente alla meteorite Khatyrka, conservato nel Museo di Storia Naturale dell’Università di Firenze”.

Il micrometeorite denominato FB-A1 è un rivoluzionario composto di alluminio, rame, ferro e silicio.

Viola tutte le regole della cristallografia e delle scienze dello stato solido finora conosciute. Contiene leghe metalliche che sono già note ma alle scienze dei materiali sintetici: le usiamo, per esempio, per fare la pellicola antiaderente dei tegami. La scoperta sta nel rinvenimento in natura ma in ambito extraterrestre. Pensiamo che  sia precedente alla nascita del sistema solare, cioè apre nuovi orizzonti anche sulle origini del sistema Terra”. Così la professoressa Giovanna Agrosì, docente di Mineralogia dell’Università di Bari e coordinatrice dello studio che ha svelato il materiale impossibile che “dimostra come il contributo degli studi geologico-mineralogici sia essenziale per il progresso delle conoscenze sul nostro Sistema Solare”.

Ogni anno sulla Terra cadono migliaia di corpi extraterrestri, di varie dimensioni, le cui composizioni sono studiate e catalogate. Nessuna di queste ha però le caratteristiche di quello estremamente raro trovato in Calabria. “La particolarità è data da una lega metallica di rame e alluminio che è stata campionata solo nel meteorite trovato nell’estremo est della Russia nel 2011 e poi in quello recuperato in Sudan nel 2019” spiega la prof.ssa Agrosì. Inoltre ha “una struttura a metà strada tra un solido amorfo, per una disposizione degli atomi assolutamente caotica, e una struttura cristallina dove l’ordinamento degli atomi rispetta determinate regole geometriche di simmetria. In natura, sulla Terra, non si è mai trovato. I quasicristalli sono stati scoperti negli anni ’80 da fisici dello stato solido che li hanno scoperti casualmente quando stavano cercando di produrre leghe metalliche per scopo tecnologici. Ma appunto se ne conosceva l’esistenza solo in materiali sintetici di produzione industriale. In condizioni naturali i quasicristalli sono stati trovati solo in corpi extraterrestri. Questo è il secondo rinvenimento al mondo dopo quello di Khatyrka (non in quello del Sudan) studiato da un team internazionale del quale faceva parte Bindi, considerato uno dei massimi esperti al mondo in materia”.

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Un caso di citizen science

(foto Universita’ di Bari)

La sferula è stata trovata sul Monte Gariglione, nella Sila calabrese, da un collezionista amatoriale che, notando una strana e inusuale lucentezza metallica, ha deciso di spedire il frammento agli studiosi dell’Università di Bari.

Le analisi effettuate hanno messo in luce il nuovo e rarissimo quasicristallo. In particolare, la chimica della fase icosaedrica (un poliedro a 20 facce) è stata caratterizzata mediante microsonda elettronica mentre la simmetria rotazionale è stata confermata mediante diffrazione di retrodiffusione di elettroni. Il campione è stato studiato con microscopia elettronica a scansione, diffrazione di retrodiffusione degli elettroni, microsonda elettronica e tomografia a raggi X microcomputerizzata.

Come si legge nell’articolo scientifico, “Il nuovo quasicristallo si è formato con un meccanismo del tutto incontrollato, durato forse pochi minuti, ma risultando quasi identico ai quasicristalli artificiali industriali con composizione simile. La nuova scoperta dimostra come la mineralogia (e le scienze della Terra in generale) possano continuare a sorprenderci e portare scoperte significative alla scienza. Ulteriori studi per far luce sul precursore della condrite, sui meccanismi di formazione di queste peculiari fasi e sulla termodinamica di questi assemblaggi esotici sono attualmente in corso”.

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